專利名稱：來(lái)自車輛彈簧裝置的能量回收的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于車輛的彈簧裝置、特別是通過(guò)彈簧裝置實(shí)現(xiàn)來(lái)自車輛運(yùn)動(dòng)的能量回收。
背景技術(shù)：
值得期待的是，使得未來(lái)的機(jī)動(dòng)車能量方面高效地構(gòu)造。除了高效地設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)并且可能基于電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)新式的驅(qū)動(dòng)方案的大量措施之外，也可以通過(guò)動(dòng)能回收、例如在制動(dòng)車輛時(shí)實(shí)現(xiàn)效率的提高。從車輪懸架的彈簧裝置的振動(dòng)中回收能量的構(gòu)思也已經(jīng)從現(xiàn)有技術(shù)中已知。例如由文獻(xiàn)RU 2193977 C2、FR 2801727 Al和RU 2067196 Cl已知了不同的、將振動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能的方案。當(dāng)今的行駛機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)借助于常規(guī)的機(jī)械彈簧減振系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)。在此，這種彈簧裝置包括彈簧元件(螺旋彈簧、扭桿或扭簧等)和起液壓或氣動(dòng)作用的減振元件。通過(guò)機(jī)動(dòng)車在其上行駛的行駛路段的外形被導(dǎo)入到彈簧裝置中的能量由減振系統(tǒng)吸收并且轉(zhuǎn)換為壓縮能或熱能。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)特定的車輛動(dòng)態(tài)，車輛懸架系統(tǒng)的減振應(yīng)該位于確定的范圍內(nèi)或者能可變地調(diào)節(jié)，以便特別是在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)實(shí)現(xiàn)車輛的優(yōu)化的行駛時(shí)道路附著穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于，提供一種用于車輛中的車輪懸架的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有能變化限定的減振性能并且該系統(tǒng)能以改進(jìn)的方式從車輛的振動(dòng)中獲取能量。所述目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)動(dòng)車車輪的車輪懸架系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)以及通過(guò)根據(jù)并列權(quán)利要求所述的機(jī)動(dòng)車來(lái)實(shí)現(xiàn)。其它的有利的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中給出。根據(jù)第一方面，提出了一種用于機(jī)動(dòng)車車輪的車輪懸架系統(tǒng)。該車輪懸架系統(tǒng)包括
-用于保持車輪的懸架；
-彈簧裝置，以便通過(guò)懸架在橫向于車輪的軸線方向的方向上彈性地保持車輪；
-發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)將懸架的偏移的動(dòng)能電力地或者說(shuō)再生地(generatorisch)轉(zhuǎn)換為電能；
-控制單元，該控制單元設(shè)計(jì)用于，如此控制從發(fā)電機(jī)中提取的能量，使得發(fā)電機(jī)提供期望的減振常數(shù)。本發(fā)明的構(gòu)思在于，提供一種車輪懸架系統(tǒng)，其中，不僅能從車輛的振動(dòng)能獲取電能，而且也能可變化地調(diào)節(jié)優(yōu)化的減振。上述的車輪懸架系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)利用通常在機(jī)動(dòng)車中通過(guò)減振轉(zhuǎn)換為熱能的能量。代替從車輪懸架系統(tǒng)中通過(guò)減振提取的振動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能，在上述的車輪懸架系統(tǒng)中設(shè)計(jì)為，將能量轉(zhuǎn)換為電能。特別對(duì)于電動(dòng)車輛而言，這種額外能量?jī)?chǔ)備的使用預(yù)示著(inAussicht)能明顯改進(jìn)有效范圍或者能實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行期間通過(guò)并行的能量回收減少所需要的存儲(chǔ)容量。特別地可以產(chǎn)生來(lái)自車輛振動(dòng)的能量以用于補(bǔ)充傳統(tǒng)的制動(dòng)能量回收。此外，從車輪懸架系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)中智能地提取電能能夠?qū)崿F(xiàn)針對(duì)性地可變化地調(diào)節(jié)減振，從而不僅是回收能量的目標(biāo)、而且調(diào)節(jié)行駛動(dòng)態(tài)和車輪懸架系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)的目標(biāo)都能被共同轉(zhuǎn)換。根據(jù)一種實(shí)施方式，發(fā)電機(jī)可以包括永磁體和至少一個(gè)發(fā)電機(jī)線圈，該發(fā)電機(jī)線圈至少部分地圍繞永磁體。發(fā)電機(jī)可以包括用于提供勵(lì)磁磁場(chǎng)的勵(lì)磁線圈和至少一個(gè)發(fā)電機(jī)線圈，它們相互耦合，從而取決于勵(lì)磁磁場(chǎng)和取決于勵(lì)磁線圈和至少一個(gè)發(fā)電機(jī)線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)提供電能量，其中控制單元還設(shè)計(jì)用于，通過(guò)勵(lì)磁線圈調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，以便調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的減振。可以設(shè)有整流器電路，以便對(duì)由發(fā)電機(jī)提供的電壓進(jìn)行整流?？刂茊卧梢愿鶕?jù)脈寬調(diào)制觸發(fā)整流器電路，以便取決于脈寬調(diào)制的所選擇的脈沖占空因數(shù)調(diào)節(jié)要從發(fā)電機(jī)中提取的能量。還可以設(shè)有DC/DC轉(zhuǎn)換器，以便將由整流器提供的直流電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)定的直流電壓，特別是用于為蓄能器充電?？刂茊卧梢杂|發(fā)DC/DC轉(zhuǎn)換器，以便對(duì)要從發(fā)電機(jī)中提取的能量進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)一種實(shí)施方式，減振裝置、特別是氣動(dòng)的或液壓的減振缸可以與懸架相連接，以便提供恒定的減振，其中車輪懸架系統(tǒng)的全部減振由減振裝置的減振和發(fā)電機(jī)的減振獲得。根據(jù)另一個(gè)方面，提出了一種用于運(yùn)行用于機(jī)動(dòng)車車輪的車輪懸架系統(tǒng)的方法，其中車輪懸架系統(tǒng)包括
-用于保持車輪的懸架；
-彈簧裝置，以便通過(guò)懸架在橫向于車輪的軸線方向的方向上彈性地保持車輪；
-發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)將懸架的偏移的動(dòng)能電力地轉(zhuǎn)換為電能；
該方法包括控制從發(fā)電機(jī)中提取的能量，從而發(fā)電機(jī)提供期望的減振常數(shù)。此外，車輪懸架系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)可以包括用于提供勵(lì)磁磁場(chǎng)的勵(lì)磁線圈和至少一個(gè)發(fā)電機(jī)線圈，它們相互耦合，從而取決于勵(lì)磁磁場(chǎng)并且取決于勵(lì)磁線圈和至少一個(gè)發(fā)電機(jī)線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)提供電能，其中通過(guò)勵(lì)磁線圈來(lái)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，以便調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的減振。


下面根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。圖中示出
圖1示出了根據(jù)第一種實(shí)施方式的、用于機(jī)動(dòng)車車輪的車輪懸架系統(tǒng)的示意圖；和 圖2示出了用于機(jī)動(dòng)車車輪的車輪懸架系統(tǒng)的另一種實(shí)施方式的示意圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中示出了用于(未示出的)機(jī)動(dòng)車的車輪2的車輪懸架系統(tǒng)I。車輪懸架系統(tǒng)I的任務(wù)是，保持車輪2。由于行車道不平坦使得機(jī)動(dòng)車的車輪垂直偏移。為了阻止該偏移未經(jīng)減振地被傳遞到乘員內(nèi)艙中，車輪懸架系統(tǒng)I分別具有減振裝置4，該減振裝置吸收該能量并且該能量通過(guò)車身導(dǎo)出或者被轉(zhuǎn)換為熱能。減振裝置4通常設(shè)計(jì)為氣動(dòng)的或液壓的減振缸41。
布置在車輪2上的車輪懸架系統(tǒng)I在所示出的實(shí)施方式中具有懸架3、彈簧裝置6和減振裝置4。懸架3示意性地顯示為垂直于或橫向于車輪2的軸線方向布置的橫向連接部。在懸架3上布置有減振缸41和設(shè)計(jì)為螺旋彈簧形式的彈簧裝置6。通過(guò)彈簧裝置6使得車輪2和車輪懸架系統(tǒng)I在駛過(guò)不平坦地面時(shí)置于振動(dòng)。減振缸41根據(jù)預(yù)定的減振常數(shù)對(duì)由車輪2施加到懸架3上的振動(dòng)進(jìn)行減振。減振常數(shù)通常固定地使用在減振缸41中。此外在車輪懸架系統(tǒng)I中布置有發(fā)電機(jī)5。發(fā)電機(jī)5包括永磁體51,該永磁體與懸架3耦合，從而永磁體51在導(dǎo)致車輪2或懸架3相對(duì)于車輛車身運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)中在方向F上進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)。永磁體51形成柄部，圍繞該柄部纏繞兩個(gè)發(fā)電機(jī)線圈52。發(fā)電機(jī)線圈52相反地圍繞柄部纏繞。發(fā)電機(jī)線圈52單獨(dú)地與整流器7相連接，該整流器接收感應(yīng)到發(fā)電機(jī)線圈52中的電壓并且對(duì)該電壓進(jìn)行整流。經(jīng)過(guò)整流的電壓必要時(shí)被添加并且在整流器7的輸出端上提供了產(chǎn)生的直流電壓。產(chǎn)生的直流電壓可以用于為用來(lái)存儲(chǔ)電能的蓄能器8充電。蓄能器8例如可以設(shè)計(jì)為可充電的電池、超級(jí)電容以及設(shè)計(jì)為用于裝載機(jī)械能的飛輪等。整流器7可以與控制單元9耦合，該控制單元對(duì)從發(fā)電機(jī)5中提取的能量進(jìn)行管理。由于在通過(guò)發(fā)電機(jī)5獲取能量時(shí)還額外地從懸架系統(tǒng)I中提取能量，由此改變了懸架系統(tǒng)I的減振。根據(jù)車輪2的偏移的速度，在發(fā)電機(jī)5中或者說(shuō)在其發(fā)電機(jī)線圈52中產(chǎn)生了不同的電壓或電荷，該電壓或電荷相應(yīng)于不同的、通過(guò)發(fā)電機(jī)線圈52提供的能量(Energiemengen)。該能量可以分別從發(fā)電機(jī)線圈中作為發(fā)電機(jī)電流提取。取決于所提取的能量，調(diào)節(jié)了用作減振力的、反作用于偏移的力?？刂茊卧?用于如此觸發(fā)整流器7，使得從發(fā)電機(jī)5中獲取的電能量處于確定的能量范圍中或者相應(yīng)于確定的能量并且進(jìn)而相應(yīng)于確定的減振。提取能量的量由此得出，其應(yīng)該將通過(guò)發(fā)電機(jī)5提供的減振添加給通過(guò)減振裝置4提供的減振。因此如此選擇減振元件4的減振常數(shù)(Djimpfungskonstante),使得減振裝置4的減振常數(shù)和發(fā)電機(jī)5的平均減振常數(shù)之和在出現(xiàn)輕微的振動(dòng)時(shí)相應(yīng)于減振，其足夠用于穩(wěn)定的車輛狀態(tài)和車輛的優(yōu)化的轉(zhuǎn)彎行駛。通過(guò)整流器6實(shí)現(xiàn)的最大能量提取由車輪懸架系統(tǒng)I的最大允許的減振得出，也就是說(shuō)由下述減振得出該減振由減振裝置4和發(fā)電機(jī)5中在可能最強(qiáng)烈的激勵(lì)中得出。如果基于行駛性能、車輛情況等等應(yīng)該需要車輪懸架系統(tǒng)I的另一種性能，則提取出的能量可以匹配于所要求的減振。通過(guò)控制單元9對(duì)整流器7的可能的觸發(fā)例如可以借助于計(jì)時(shí)的(getaktet)運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，整流器7根據(jù)脈寬調(diào)制利用確定的脈沖占空因數(shù)(TastverMltnis)接通和關(guān)閉，從而所產(chǎn)生的、被傳輸?shù)秸髌?中的能量份額可以借助控制單元9通過(guò)對(duì)脈沖占空因數(shù)的預(yù)先規(guī)定來(lái)控制。對(duì)此，控制單元8可以相應(yīng)于脈寬調(diào)制周期的周期持續(xù)時(shí)間來(lái)確定平均的接收的能量并且相應(yīng)地如此調(diào)整脈沖占空因數(shù)，使得被傳輸?shù)秸髌?中的能量相應(yīng)于那個(gè)在發(fā)電機(jī)5中導(dǎo)致了確定的額外的減振常數(shù)或者在所要求的減振范圍內(nèi)額外的減振常數(shù)的能量。在圖2中示出了懸架系統(tǒng)I的另一種實(shí)施方式。如在圖1中所示，車輪2與車輪懸架系統(tǒng)I稱合。車輪懸架系統(tǒng)I包括組合式的減振和發(fā)電機(jī)兀件12,該減振和發(fā)電機(jī)兀件基本上代替了圖1中的實(shí)施方式的減振裝置4和發(fā)電機(jī)5。減振和發(fā)電機(jī)元件12具有勵(lì)磁線圈13，該勵(lì)磁線圈位置固定地安裝并且代替了圖1中的實(shí)施方式的永磁體51。如在上述的實(shí)施方式中，勵(lì)磁線圈13由兩個(gè)以彼此相反地纏繞方向進(jìn)行纏繞的發(fā)電機(jī)線圈14來(lái)圍繞，該發(fā)電機(jī)線圈與整流器7相連接。如前述，整流器7將從發(fā)電機(jī)14中提取的振幅可變的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。此外設(shè)有勵(lì)磁電流元件10，以便為勵(lì)磁線圈13提供勵(lì)磁電流，從而產(chǎn)生了勵(lì)磁磁場(chǎng)。用于提供勵(lì)磁電流的能量可以在整流器7的輸出側(cè)被量取(abgreifen)或者由其他的能量源、例如蓄能器8提供。根據(jù)一種實(shí)施方式，勵(lì)磁電流元件10和整流器7可以通過(guò)控制單元9如此控制，使得勵(lì)磁電流通過(guò)勵(lì)磁線圈13注入并且通過(guò)整流器7來(lái)提取能量，從而在車輪2與車輛車身之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)減振進(jìn)行調(diào)節(jié)，該減振相應(yīng)于車輪懸架系統(tǒng)I的期望的減振。相對(duì)于借助脈寬調(diào)制控制整流器7可替換地或附加地，控制單元8可以觸發(fā)連接在整流器7下游的DC/DC轉(zhuǎn)換器11，以便如此通過(guò)整流器7調(diào)節(jié)電能提取，使得從組合式的減振和發(fā)電機(jī)元件12中提取的能量導(dǎo)致了減振和發(fā)電機(jī)元件12在預(yù)定的減振范圍中的減振。
權(quán)利要求
1.用于機(jī)動(dòng)車的車輪(2)的車輪懸架系統(tǒng)(I)，包括 -用于保持所述車輪(2)的懸架(3); -彈簧裝置(6 )，以便通過(guò)所述懸架(3 )在橫向于所述車輪(2 )的軸線方向的方向上彈性地保持所述車輪； -發(fā)電機(jī)(5)，所述發(fā)電機(jī)將所述懸架(3)的偏移的動(dòng)能電力地轉(zhuǎn)換為電能； -控制單元(9)，所述控制單元設(shè)計(jì)用于，如此控制從所述發(fā)電機(jī)(5)中提取的能量，使得所述發(fā)電機(jī)(5)提供期望的減振常數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪懸架系統(tǒng)(1)，其中減振裝置(4)、特別是氣動(dòng)的或液壓的減振缸(41)還與所述懸架(3)相連接，以便提供恒定的減振，其中所述車輪懸架系統(tǒng)(I)的全部減振由所述減振裝置(4)的減振和所述發(fā)電機(jī)(5)的減振得出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的車輪懸架系統(tǒng)(1)，其中所述發(fā)電機(jī)(5)包括永磁體(51)和至少一個(gè)發(fā)電機(jī)線圈(52)，所述發(fā)電機(jī)線圈至少部分地圍繞所述永磁體(51)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的車輪懸架系統(tǒng)(1)，其中所述發(fā)電機(jī)(5)包括用于提供勵(lì)磁磁場(chǎng)的勵(lì)磁線圈和至少一個(gè)發(fā)電機(jī)線圈(52)，它們相互耦合，從而取決于所述勵(lì)磁磁場(chǎng)并且取決于所述勵(lì)磁線圈和所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)線圈(52)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)提供電能量，其中所述控制單元(9)還設(shè)計(jì)用于，通過(guò)所述勵(lì)磁線圈來(lái)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，以便調(diào)節(jié)所述發(fā)電機(jī)(5)的減振。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的車輪懸架系統(tǒng)，其中設(shè)有整流器電路(7)，以便對(duì)由所述發(fā)電機(jī)(5)提供的電壓進(jìn)行整流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車輪懸架系統(tǒng)(1)，其中所述控制單元(9)根據(jù)脈寬調(diào)制來(lái)觸發(fā)所述整流器電路(7)，以便取決于脈寬調(diào)制的所選擇的脈沖占空因數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)要從所述發(fā)電機(jī)(5)中提取的能量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的車輪懸架系統(tǒng)(I)，其中還設(shè)有DC/DC轉(zhuǎn)換器，以便將由所述整流器(5)提供的直流電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)定的直流電壓，特別是用于為蓄能器(8)充電。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車輪懸架系統(tǒng)(1)，其中所述控制單元(9)觸發(fā)所述DC/DC轉(zhuǎn)換器，以便對(duì)要從所述發(fā)電機(jī)(5)中提取的能量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
9.用來(lái)運(yùn)行用于機(jī)動(dòng)車的車輪(2)的車輪懸架系統(tǒng)(I)的方法，其中所述車輪懸架系統(tǒng)(I)包括 -用于保持所述車輪(2)的懸架(3)； -彈簧裝置(6)，以便通過(guò)所述懸架(3)在橫向于所述車輪(2)的軸線方向的方向上彈性地保持所述車輪(2)； -發(fā)電機(jī)(5)，所述發(fā)電機(jī)將所述懸架(3)的偏移的動(dòng)能電力地轉(zhuǎn)換為電能； 其中所述方法包括以下步驟 -控制從所述發(fā)電機(jī)(5 )中提取的能量，從而所述發(fā)電機(jī)(5 )提供期望的減振常數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述車輪懸架系統(tǒng)(I)的發(fā)電機(jī)(5)包括用于提供勵(lì)磁磁場(chǎng)的勵(lì)磁線圈(13)和至少一個(gè)發(fā)電機(jī)線圈(14)，它們相互耦合，從而取決于所述勵(lì)磁磁場(chǎng)并且取決于所述勵(lì)磁線圈(13 )和所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)線圈(52 )的相對(duì)運(yùn)動(dòng)提供電能量，其中通 過(guò)所述勵(lì)磁線圈(13)來(lái)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，以便調(diào)節(jié)所述發(fā)電機(jī)(5)的減振。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車的車輪(2)的車輪懸架系統(tǒng)(1)，包括-用于保持車輪(2)的懸架(3)；-彈簧裝置(6)，以便通過(guò)懸架(3)在橫向于車輪(2)的軸線方向的方向上彈性地保持車輪；-發(fā)電機(jī)(5)，該發(fā)電機(jī)將懸架(3)的偏移的動(dòng)能電力地轉(zhuǎn)換為電能；-控制單元(9)，該控制單元設(shè)計(jì)用于，如此控制從發(fā)電機(jī)(5)中提取的能量，使得發(fā)電機(jī)(5)提供期望的減振常數(shù)。
文檔編號(hào)B60G17/015GK103003076SQ201180035615
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
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